Chapter 8 - Arrays

지금까지 다뤄온 변수들은 모두 scalar로, 하나의 아이템만을 가진 변수들. 여기서는 변수들의 집단(aggregate)을 다룸.

C에서의 변수 집단은 두 가지로 나눌 수 있음. array(배열), structure(구조체)

8.1 - 1차원 배열

8.2 - 다차원 배열

8.3 - variable-length arrays (C99)

8.1 One-Dimensional Arrays

array: a data structure containing a number of data values, all of wich have the same type.

these values ,called elements, can be individually selected by their position within the array.

int type의 원소 10개를 가진 배열 a를 선언

int a[10];

배열의 크기를 나중에 바꾸게 될 때를 대비해 배열의 크기를 macro로 선언하는 것도 좋은 방법.

#define N 10

int a[N];

Array Subscripting

배열의 각 원소에 접근하기 위해 배열 이름 뒤에 [i] 를 붙이는 것. susbscripting 또는 indexing이라 부른다.

a가 10개의 원소를 가진 배열이라면, a[0], a[1], ..., a[9]

a[i]는 lvalue이므로, 보통의 변수들과 같이 사용 가능하다.

a[0] = 1;

printf("%d\n", a[5]);

++a[i];

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define N 10

int main(void)

{

int a[N], i;

printf("Enter %d numbers: ", N);

for (i = 0; i < N; i++)

scanf("%d", &a[i]);

printf("In reverse order:");

for (i = N - 1; i >= 0; i--)

printf(" %d", a[i]);

printf("\n");

return 0;

}

Array Initialization

array를 선언함과 동시에 값을 지정해 주는 것

가장 흔한 형태

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

initializer가 array보다 짧으면 남은 자리에 모두 0이 들어간다.

int a[5] = {1, 2, 3};    /* initial value of a is {1, 2, 3, 0, 0} */

쉽게 모든 원소를 0으로 하는 배열을 만들 수 있다.

int a[5] = {0};    /* initial value of a is {0, 0, 0, 0, 0} */

initializer가 있으면 배열의 길이는 생략 가능하다.

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};

designated initializers (C99)

int a[5] = {[0] = 1, [2] = 3, [4] = 5};    /* initial value of a is {1, 0, 3, 0, 5} */

int a[] = {[5] = 3, [19] = 20};    /* length of a is 20 */

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

bool digit_seen[10] = { 0 };

int digit;

long n;

printf("Enter a number: ");

scanf("%ld", &n);

while (n > 0) {

digit = n % 10;

if (digit_seen[digit])

break;

digit_seen[digit] = true;

n /= 10;

}

if (n > 0)

printf("Repeated digit\n");

else

printf("No repeated digit\n");

return 0;

}

Using the sizeof Operator with Arrays

sizeof 연산자는 배열의 크기도 알려준다. 단 원소의 갯수가 아닌 byte 기준으로

a가 10개의 int가 있는 배열이라면, sizeof(a)는 보통 40

배열에 몇 개의 원소가 들어있는지 알기 위해서는 하나의 원소를 저장하는 데 필요한 bytes 로 나누면 된다.

sizeof(a)/sizeof(a[0]);    /* 배열의 길이 */

또는 macro를 이용(나중에 macro에 parameter를 넣으면 유용해진다)

#define SIZE ((int) (sizeof(a) / sizeof(a[0])))

for (i=0; i < SIZE; i++)

a[i] = 0;

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define VALUE0 100

int main(void)

{

int rate, years, i, j; // years 관련 index: i, rate 관련 index: j

double value[5];

printf("Enter interest rate: ");

scanf("%d", &rate);

printf("Enter number of years: ");

scanf("%d", &years);

printf("\nYears");

for (j = 0; j < 5; j++)

{

printf("%6d%%", j);

value[j] = VALUE0;

}

printf("\n");

for (i = 0; i < 5; i++)

{

printf("%3d     ", i + 1);

for (j = 0; j < 5; j++)

{

value[j] *= (double)(100 + rate + j) / 100;

printf("%.2f ", value[j]);

}

printf("\n");

}

printf("\n");

return 0;

}

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define NUM_RATES ((int) (sizeof(value) / sizeof(value[0])))

#define INITIAL_BALANCE 100.00

int main(void)

{

int i, low_rate, num_years, year;

double value[5];

printf("Enter interest rate: ");

scanf("%d", &low_rate);

printf("Enter number of years: ");

scanf("%d", &num_years);

printf("\nYears");

for (i = 0; i < NUM_RATES; i++) {

printf("%6d%%", low_rate + i);

value[i] = INITIAL_BALANCE;

}

printf("\n");

for (year = 1; year <= num_years; year++) {

printf("%3d     ", year);

for (i = 0; i < NUM_RATES; i++) {

value[i] += (low_rate + i) / 100.0 * value[i];

printf("%7.2f", value[i]);

}

printf("\n");

}

return 0;

}

8.2 Multidimensional Arrays

이차원 배열을 2차원의 표처럼 visualize하지만, 실제로 메모리에 저장되는 방식은 row-marjor order에 따른다.

가장 처음에 row 0이 저장되고, row 1이 그 다음으로 저장되는 식이다.

m[5][9]이라는 배열이 있을 때, 아래와 같이 저장된다.

Initializing a Multidimensional Array

int m[3][4] = { {0,1,2,3},

{4,5,6,7},

{8,9,0,1} };

initializer가 다차원 배열을 채우기에 충분하지 못한 경우, 나머지 공간의 원소는 0이 된다.

int m[3][4] = { {0,1,2,3},

 {4,5,6,7}};    // 마지막 행은 {0,0,0,0}이 된다.

안쪽 리스트가 한 행을 채우기에 충분하지 못하면, 그 행의 나머지 원소는 0이 된다.

int m[3][4] = { {0,1,2,3},

 {4,5,6},       // 마지막 원소는 0으로 채워짐

 {7,8,9,0}};

내부의 괄호를 생략해도 된다

int m[3][4] = {0,1,2,3,

4,5,6,7,

8,9,0,1};

1차원 배열과 같이 designated initializer 가능(C99)

double ident[2][2] = {[0][0] = 1.0, [1][1] = 1.0};    // 지정하지 않은 자리의 원소는 0이다.

Constant Arrays

array 선언시 const라는 글자를 맨 앞에 써주면 원소들은 constant가 되어 수정할 수 없게 된다.

const char hex_chars[]

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

#define NUM_SUITS 4

#define NUM_RANKS 13

int main(void)

{

bool in_hand[NUM_SUITS][NUM_RANKS] = { false };

int num_cards, rank, suit;

const char rank_code[] = { '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8',

'9', 't', 'j', 'q', 'k', 'a' };

const char suit_code[] = { 'c', 'd', 'h', 's' };

srand((unsigned)time(NULL)); /* passing return value of time avoids dealing same cards everytime we run the program*/

printf("Enter number of cards in hand: ");

scanf("%d", &num_cards);

printf("Your hand:");

while (num_cards > 0) {

suit = rand() % NUM_SUITS; /* picks a random suit */

rank = rand() % NUM_RANKS; /* picks a random rank */

if (!in_hand[suit][rank]) {

in_hand[suit][rank] = true;

num_cards--;

printf(" %c%c", rank_code[rank], suit_code[suit]);

}

}

printf("\n");

}

8.3 Variable-Length Arrays(C99)

가변 길이 배열, 줄여서 VLA

때로는 배열의 길이를 constant로 지정하지 않고 선언하는것이 가능하다.

int n;

printf("Input length of the array: ");

scanf("%d", &n);

int a[n];

위 코드에서 배열 a의 길이는 프로그램이 컴파일될 때가 아니고 실행될 때 결정된다.

VLA의 제한은 static storage duration을 가질 수 없는 것, initializer를 가질 수 없다는 것이다.

보통 main이 아닌 다른 함수에서 많이 쓰인다.

Exercises

3번

bool weekend[7] = { 1,0,0,0,0,0,1 };

4번(designated initializer)

bool weekend[7] = { [0] = true,[6] = true };

5번 Fibonacci numbers

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

int fib[40] = { 0, 1 };

int i;

for (i = 2; i < 40; i++)

fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];

}

11번 체커 보드 그리기

char checker_board[8][8];

int i, j;

for (i = 0; i < 8; i++)

{

for (j = 0; j < 8; j++)

{

if ((i + j) % 2 == 0)

checker_board[i][j] = 'B';

else

checker_board[i][j] = 'R';

}

}

Projects

1번 중복된 숫자 찾기

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

int digits_checker[10] = { 0 };

int digit;

long n;

bool any_repeated_digit = false;

printf("Enter a number: ");

scanf("%ld", &n);

while (n>0)

{

digit = n % 10;

digits_checker[digit]++;

n /= 10;

}

printf("Repeated digit(s):");

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

if (digits_checker[i] > 1)

{

printf(" %d", i);

any_repeated_digit = true;

}

}

if (!any_repeated_digit)

printf (" None");

printf("\n");

return 0;

}

2번

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

int digits_checker[10] = { 0 };

int digit;

long n;

printf("Enter a number: ");

scanf("%ld", &n);

while (n>0)

{

digit = n % 10;

digits_checker[digit]++;

n /= 10;

}

printf("Digit:\t\t");

for (int i = 0; i < 10; i++)

printf("%3d", i);

printf("\n");

printf("Occuerence:\t");

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

printf("%3d", digits_checker[i]);

}

printf("\n");

return 0;

}

3번

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

int digits_checker[10] = { 0 };

int digit;

long n;

for (;;) {

printf("Enter a number: ");

scanf("%ld", &n);

if (!(n > 0))

break;

while (n > 0)

{

digit = n % 10;

digits_checker[digit]++;

n /= 10;

}

printf("Digit:\t\t");

for (int i = 0; i < 10; i++)

printf("%3d", i);

printf("\n");

printf("Occuerence:\t");

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

printf("%3d", digits_checker[i]);

}

printf("\n");

}

return 0;

}

4번

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define SIZE_A (int) (sizeof(a) / sizeof(a[0]))

int main(void)

{

int a[10], i;

printf("Enter %d numbers: ", SIZE_A);

for (i = 0; i < SIZE_A; i++)

scanf("%1d", &a[i]);

printf("In reverse order: ");

for (i = SIZE_A; i > 0; i--)

printf("%d ", a[i-1]);

printf("\n");

return 0;

}

5번

맨 위에 #include <math.h>하고

한 줄만 바꾼다(2중 for문 안의 value[i] assign)

value[i] = pow((1 + (low_rate + i) / 1200.0), 12) * value[i]; // compounds monthly

6번 영어를 야민정음화

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

int main(void)

{

char a[50];

char ch;

int len, i = 0;

printf("Input any sentence: ");

ch = getchar();

while (ch != '\n')

{

ch = toupper(ch);

switch (ch)

{

case 'A': ch = '4'; break;

case 'B': ch = '8'; break;

case 'E': ch = '3'; break;

case 'I': ch = '1'; break;

case 'O': ch = '0'; break;

case 'S': ch = '5'; break;

}

a[i] = ch;

i++;

ch = getchar();

}

len = i;

for (i = len; i < len + 10; i++)

a[i] = '!';

for (i = 0; i < len + 10; i++)

printf("%c", a[i]);

printf("\n");

return 0;

}

7번 행렬의 행의 합과 열의 합 구하기

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define SIZE 5

int main(void)

{

int a[SIZE][SIZE], i, j;

int total = 0;

for (i = 0; i < SIZE; i++)

{

printf("Enter row %d: ", i + 1);

for (j = 0; j < SIZE; j++)

scanf("%d", &a[i][j]);

}

printf("Row totals: ");

for (i = 0; i < SIZE; i++) {

for (j = 0; j < SIZE;j++)

total += a[i][j];

printf("%d ", total);

total = 0;

}

printf("\n");

printf("Column totals: ");

for (j = 0; j < SIZE; j++) {

for (i = 0; i < SIZE; i++)

total += a[i][j];

printf("%d ", total);

total = 0;

}

printf("\n");

return 0;

}

8번 7번을 수정해 학생별 점수의 합과 평균, 퀴즈별 점수의 평균, 최대, 최소점 구하기

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#define NUM_STUDENTS 5

#define NUM_QUIZZES 5

int main(void)

{

int a[NUM_STUDENTS][NUM_QUIZZES], low, high, total_quiz, i, j;

int total[NUM_STUDENTS] = { 0 };

total_quiz = 0;

for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++)

{

printf("Enter quiz grade of student %d: ", i + 1);

for (j = 0; j < NUM_QUIZZES; j++)

scanf("%d", &a[i][j]);

}

printf("Total grade of each student: ");

for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++) {

for (j = 0; j < NUM_QUIZZES; j++)

total[i] += a[i][j];

}

printf("\n");

printf("\t\tTOTAL\tAVERAGE\n");

for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++)

{

printf("STUDENT %d\t%3d\t%5.2f\n", i+1, total[i], (float)total[i] / NUM_QUIZZES);

}

printf("\n");

printf("\tAVERAGE\tHIGH\tLOW\n");

for (j = 0; j < NUM_QUIZZES; j++) {

printf("QUIZ %d", j+1);

high = low = a[0][j];

for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++) {

high < a[i][j] ? high = a[i][j] : 1;

low > a[i][j] ? low = a[i][j] : 1;

total_quiz += a[i][j];

}

printf("\t%5.2f\t%3d\t%3d\n", (float)total_quiz / NUM_STUDENTS, high, low);

total_quiz = 0;

}

return 0;

}

9번 알파벳이 꼬물꼬물

/* 처음 보드 선언할 때 12x12로 선언한 것은, 현재 위치가 모서리인지와 주변에 이미 글자가 점유한 공간이 있는지를 간편하게 비교하기 위해서이다((0, 0)에서 왼쪽과 위 좌표를 참조하게 되면 (-1,0)과 (0,-1)좌표를 참조하게 되어 underflow오류가 날 것이므로, row 0, row 11, column 0, column 11는 그냥 점으로 두었다. 

 실수로 board 선언을 11x11로 했더니 맨 마지막에 가서 stack around the variable 'board' has corrupted 오류가 발생했는데, 이것은 처음 선언된 배열의 type보다 더 큰 자리를 요구하는 type이 들어올 때 발생하는 메시지인데(http://www.jynote.net/551), 내 경우와 같이11x11로 배열을 선언했는데 12번째 row을 참조하려 할 때도 발생하는 것 같다. 이 오류는 그냥 컴파일했을 때는 제대로 메시지가 나타나지 않다가 디버깅을 해서야 겨우 메시지가 나와서 더 원인을 찾아내기가 어려웠다. '크기'를 틀리지 않도록 조심해야겠다.

*/

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <stdbool.h> // bool type, true and false

#include <time.h> // time function

#include <stdlib.h> // srand, rand function

#define SIZE 10 // board is 10x10

#define INITAL_CHARACTER 65

int main(void)

{

char board[SIZE + 2][SIZE + 2];

int i, j, step, move; // row, column, step of walks, direction of walk

bool possible_move[4] = { true,true,true,true }; // up, down, left, right

int check_block; // counts blocked moves

srand((unsigned)time(NULL)); // reset random generator

/* board initialization */

for (i = 0; i < SIZE+2; i++) {

for (j = 0; j < SIZE+2; j++)

board[i][j] = '.';

}

/* starting walk */

i = j = 1;

board[i][j] = (char) INITAL_CHARACTER;

for (step = 1; step < 26; step++) {

check_block = 0;

if (board[i - 1][j] != '.' || i == 1) {

possible_move[0] = false;

check_block++;

}

if (board[i + 1][j] != '.' || i == 10) {

possible_move[1] = false;

check_block++;

}

if (board[i][j - 1] != '.' || j == 1) {

possible_move[2] = false;

check_block++;

}

if (board[i][j + 1] != '.' || j == 10) {

possible_move[3] = false;

check_block++;

}

if (check_block == 4) {

break;

}

do { move = rand() % 4; } while (possible_move[move] == false);

switch (move)

{

case 0: i--; break;

case 1: i++; break;

case 2: j--; break;

case 3: j++; break;

}

board[i][j] = (INITAL_CHARACTER + step);

check_block = 0;

for (int t = 0; t < 4; t++)

possible_move[t] = true;

}

/* show board after walking */

for (i = 1; i < SIZE + 1; i++) {

for (j = 1; j < SIZE + 1; j++)

printf("%c ", board[i][j]);

printf("\n");

}

if (check_block == 4)

printf("Terminated due to no possible moves at letter %c.\n", INITAL_CHARACTER + step - 1);

else

printf("Ended Succesfully\n");

return 0;

}

// 보드의 크기를 10x10으로 설정해도 할 수 있다. if문 안에서 short-circuit evaluation하는 것을 이용.

int proj9(void) {

char board[SIZE][SIZE];

int i, j, direction;

int k = 1;

for (i = 0; i < SIZE; i++) {

for (j = 0; j < SIZE; j++) {

board[i][j] = '.';

}

}

srand((unsigned)time(NULL));

i = j = k = 0;

while (k < 26) {

if ((i < 0 || j < 0 || i>10 || j>10) || board[i][j] != '.') {

continue;

}

board[i][j] = INITIAL_CHARACTER + k;

direction = rand() % 4;

/* 0: up, 1: down, 2: left, 3: right */

switch (direction) {

case 0:

if (i > 0 && board[i - 1][j] == '.') {

i--;

break;

case 1:

if (i < 10 && board[i + 1][j] == '.') {

i++;

board[i][j] = INITIAL_CHARACTER + k;

k++;

}

break;

case 2:

if (j > 0 && board[i][j - 1] == '.') {

j--;

board[i][j] = INITIAL_CHARACTER + k;

k++;

}

break;

case 3:

if (j < 10 && board[i][j + 1] == '.') {

board[i][j + 1] = INITIAL_CHARACTER + k;

k++;

}

break;

default:

printf("There's no available path to proceed.\n");

return 0;

}

}

}

}

12번 SCRABBLE (chapter 7 project 5)

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

int main(void)

{

int score_table[26] = { 1, 3, 3, 2, 1, 4, 2, 4, 1, 8, 5, 1, 3, 1, 1, 3, 10, 1, 1, 1, 1, 4, 4, 8, 4, 10 };

int score = 0;

char c;

printf("Enter a word: ");

while ((c = getchar()) != '\n')

{

c = toupper(c);

if (c < 65 || c>90) {

printf("Only alphabetical input is allowed.\n");

return 0;

}

score += score_table[c - 65];

}

printf("Scrabble value: %d\n", score);

return 0;

}

13번

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

int main(void)

{

char first_name, last_name[20];

int length, i = 0;

char c;

printf("Enter a first and last name: ");

first_name = getchar();

while (getchar() != ' ');

while ((c = getchar()) != '\n') {

last_name[i] = c;

i++;

}

length = i;

printf("You entered the name: ");

for (i = 0; i < length; i++)

printf("%c", last_name[i]);

printf(", %c.\n", first_name);

return 0;

}

14번 문장에 나온 단어 순서 역순으로 출력

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

int main(void)

{

char c, term_char, sentence[60];

int i, j, start, end, len;

i = 0;

printf("Enter a sentence: ");

c = getchar();

while (c != '.' && c != '!' && c != '?')

{

sentence[i] = c;

i++;

c = getchar();

}

term_char = c;

len = end = i - 1;

for (i = end; i >= 0; i--)

{

if (sentence[i] == ' ')

{

start = i + 1;

for (j = start; j <= end; j++)

printf("%c", sentence[j]);

printf(" ");

end = start - 2;

}

}

for (i = 0; i <= end; i++)

printf("%c", sentence[i]);

printf("%c\n\n", term_char);

for (i = 0; i <= len; i++)

printf("%c", sentence[i]);

printf("%c\n", term_char);

return 0;

}

15번 시저 암호법

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

int main(void)

{

char c, input[80];

int n, i, len;

i = 0;

printf("Enter message to be encrypted: ");

while ((c = getchar()) != '\n') {

input[i] = c;

i++;

}

len = i;

do {

printf("Enter shift amount (1-25): ");

scanf("%d", &n);

} while (n < 1 || n > 25);

printf("%d\n", n);

for (i = 0; i < len; i++)

{

c = input[i];

if (c >= 65 && c <= 90)

c = (c - 65 + n) % 26 + 65;

else if (c >= 97 && c <= 122)

c = (c - 97 + n) % 26 + 97;

printf("%c", c);

}

printf("\n");

return 0;

}

16번 2개의 단어가 아나그램인지 체크

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

#include <stdbool.h>

int main(void)

{

int word1[26] = { 0 };

int word2[26] = { 0 };

char c;

int i;

bool is_anagram = 1;

printf("Enter first word: ");

while ((c = getchar()) != '\n')

{

c = toupper(c);

if (c >= 65 && c <= 90)

word1[c - 65]++;

}

printf("Enter second word: ");

while ((c = getchar()) != '\n')

{

c = toupper(c);

if (c >= 65 && c <= 90)

word2[c - 65]++;

}

for (i = 0; i < 26; i++)

{

if (word1[i] != word2[i]) {

is_anagram = 0;

break;

}

}

if (is_anagram == 1)

printf("The words are anagrams.\n");

else

printf("The words are NOT anagrams.\n");

return 0;

}

17번 마방진

#pragma warning(disable:4996)

#include <stdio.h>

int main(void)

{

int ar[99][99] = { 0 };

int i, j, k, n, i_0, j_0;

printf("This program creates a magic square of a specified size.\nThe size must be an odd number between 1 and 99.\n");

for (;;) {

printf("Enter size of magic square : ");

scanf("%d", &n);

if (n > 0 && n < 100 && (n % 2 == 1))

break;

}

j = (n - 1) / 2 - 1;

i = 0 + 1;

for (k = 1; k <= n*n; k++) {

i--;

j++;

if (i >= n)

i %= n;

else if (i < 0)

i += n;

if (j >= n)

j %= n;

else if (j < 0)

j += n;

if (ar[i][j] != 0)

{

i = i_0 + 1;

j = j_0;

}

ar[i][j] = k;

i_0 = i;

j_0 = j;

}

printf("\n\n");

for (i = 0; i < n; i++) {

for (j = 0; j < n; j++) 

printf("%3d ", ar[i][j]);

printf("\n");

}

return 0;

}